Giải SGK Hoá học 12 Bài 22. Sự ăn mòn kim loại

Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của các chất trong môi trường, trong đó kim loại bị oxi hoá.

Có hai phương pháp phổ biến để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn là: phương pháp điện hoá và phương pháp phủ bề mặt.

Hiện tượng: đinh sắt bị gỉ, có lớp chất rắn màu nâu đỏ lắng dưới đáy ống nghiệm.

Giải thích:

Nước có hoà tan khí oxygen và khí carbon dioxide tạo thành dung dịch chất điện li. Sắt và các thành phần khác (chủ yếu là carbon) cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số pin điện hoá rất nhỏ mà anode là sắt và cathode là carbon.

Ở anode, xảy ra quá trình oxi hoá: Fe(s) → Fe$^{2+}$(aq) + 2e

Ở cathode, xảy ra quá trình khử: O$_{2}$ + 2H$_{2}$O + 4e → 4OH$^{-}$

Do đó, đinh sắt bị ăn mòn tạo thành gỉ sắt.

a) Thép bị gỉ trong không khí khô thuộc loại ăn mòn hoá học vì thép bị oxi hoá trực tiếp bởi O$_{2}$ trong không khí.

b) Thép bị gỉ trong không khí ẩm thuộc loại ăn mòn điện hoá vì trong không khí ẩm, trên bề mặt thép luôn có lớp nước mỏng đã hoà tan khí oxygen và carbon dioxide tạo thành dung dịch chất điện li. Sắt và các thành phần khác (chủ yếu là carbon) thành phần của thép tiếp xúc với dung dịch đó, tạo nên vô số pin điện hoá rất nhỏ mà anode là sắt và cathode là carbon.

c) Thép bị gỉ khi tiếp xúc với nước biển thuộc loại ăn mòn điện hoá vì trong nước biển chứa nhiều muối (chủ yếu NaCl) đóng vai trò là dung dịch chất điện li. Sắt và các thành phần khác (chủ yếu là carbon) thành phần của thép tiếp xúc với dung dịch đó, tạo nên vô số pin điện hoá rất nhỏ mà anode là sắt và cathode là carbon.

Hiện tượng: Đinh sắt có gắn kẽm ăn mòn chậm hơn đinh sắt không gắn kẽm.

Giải thích: Quấn dây kẽm quanh đinh sắt và để vào trong ống nghiệm sau đó cho nước máy đến ngập đinh sắt có sự tạo thành pin điện. Kẽm hoạt động hoá học mạnh hơn sắt nên đóng vai trò là anode và bị ăn mòn trước.

Một số cách bảo vệ các đồ vật làm từ gang, thép bằng phương pháp phủ bề mặt:

- Phủ lên đồ vật làm từ gang, thép các kim loại khác không gỉ như thiếc, kẽm …

- Sơn phủ lên bề mặt đồ vật làm từ gang, thép.

- Tra dầu, mỡ lên bề mặt đồ vật làm từ gang, thép…

- Giải thích một số hiện tượng ăn mòn kim loại trong tự nhiên như vật dụng bằng thép bị gỉ trong môi trường không khí ẩm: Trong không khí ẩm, trên bề mặt thép luôn có lớp nước mỏng đã hoà tan khí oxygen và carbon dioxide tạo thành dung dịch chất điện li. Sắt và các thành phần khác (chủ yếu là carbon) thành phần của thép tiếp xúc với dung dịch đó, tạo nên vô số pin điện hoá rất nhỏ mà anode là sắt và cathode là carbon.

Ở anode, xảy ra quá trình oxi hoá: Fe(s) → Fe$^{2+}$(aq) + 2e

Ở cathode, xảy ra quá trình khử: O$_{2}$(g) + 2H$_{2}$O(l) + 4e → 4OH$^{-}$(aq)

Fe$^{2+}$ tiếp tục bị oxi hoá bởi oxygen không khí, tạo thành gỉ sắt có thành phần chính là Fe$_{2}$O$_{3}$.nH$_{2}$O.

- Một số cách bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn:

+ Phương pháp điện hoá: gắn kim loại cần bảo vệ với kim loại hoạt động hoá học mạnh hơn.

+ Phương pháp phủ bề mặt: phủ lên bề mặt kim loại cần bảo vệ một kim loại khác không bị gỉ hoặc các chất như sơn, dầu, mỡ …